Прочность характеризует способность вяжущего вещества после затвердевания воспринимать без разрушения сжимающие, растягивающие и другие внешние нагрузки. Чем выше прочность камня и чем быстрее она достигается, тем-выше качество вяжущего. Прочность искусственного камня зависит от многих факторов: вида вяжущего, степени его измельчения, водопотребности, условий и длительности твердения. Для большинства гидравлических вяжущих прочность оценивают испытанием на изгиб балочек 40x40X160 мм и их половинок на сжатие из раствора 1 : 3 при водоцементном отношении 0,4 в возрасте 28 сут. По прочности различают цементы: высокопрочные (М550, 600 и выше), повышенной прочности (М500), рядовые (М300 и 400), низкомарочные (ниже М300). Высокой прочностью характеризуются также вяжущие автоклавного твердения. Прочность воздушных вяжущих значительно ниже (5—20 МПа).[1]
1.2 Воздушные вяжущие вещества
Воздушные вяжущие вещества в результате смешивания с водой способны отвердевать и сохранять прочность только на воздухе. Под воздействием воды изделия на их основе постепенно разрушаются. Поэтому воздушные вяжущие вещества используются только в наземных строительных сооружениях.
В группу воздушных вяжущих входит воздушная известь, а также гипсовые и магнезиальные вяжущие вещества.
Воздушная известь может быть нескольких видов: негашеная комовая известь, негашеная молотая известь, гидратная известь (пушонка).
Гипсовые вяжущие вещества изготовляют из гипсового камня, представляющего собой, в основном, двуводный гипс — CaS04·2H20, ангидрита, состоящего главным образом из безводного гипса — CaS04, и некоторых отходов химической промышленности, содержащих преимущественно двуводный или безводный сульфат кальция. Химически чистый двуводный гипс состоит из 32,56% СаО; 46,51% S03 и 20,93% воды, а ангидрит—из 41,19% СаО и 58,81% S03. Двуводный гипс — мягкий минерал, его твердость по шкале Мооса равна 2. Твердость ангидрита колеблется в пределах 3—3,5. Плотность двуводного гипса 2,2—2,4, а ангидрита — 2,9—3,1. Растворимость двуводного гипса, пересчитанного на CaS04 в воде, равна 2,05 г в 1 л воды при 20 °С. Растворимость ангидрита— 1 г на на 1 л воды.
Известны два магнезиальных вяжущих вещества: каустический магнезит и каустический доломит. Каустическим магнезитом называется продукт, получаемый обжигом магнезита (MgC03) с последующим его измельчением в тонкий порошок. Каустический доломит отличается от каустического магнезита тем, что сырьем для его изготовления служит не магнезит, а доломит (CaC03·MgC03). Оба эти вяжущие вещества затворяют раствором хлористого магния, сернокислого магния или некоторых других солей.
Магнезит (горький шпат) встречается в природе в двух видах — кристаллическом и аморфном. Твердость обоих видов магнезита по шкале Мооса колеблется в пределах 3,5—4,5; плотность 2,9—3,1. Теоретический состав магнезита 47,82% MgO и 52,18% С02.
Природный магнезит всегда содержит различные примеси: глину, углекислый кальций и др. В зависимости от примесей он бывает белого, желтого, серого is другого цвета. Для аморфного магнезита характерны примесь кремнезема и отсутствие примесей соединений железа. В природе магнезит встречается реже, чем известняк и доломит.
Доломиты являются распространенной горной породой. Твердость доломита по шкале Мооса 3,5—4; плотность 2,85—2,95. Теоретическое содержание в доломите СаСОз — 54,27%; MgC03 —45,73% или в окислах: СаО —30,41%; MgO —21,87% и С02 — 47,72%.
Природный доломит имеет обычно некоторый избыток углекислого кальция. Кроме того, в доломите встречаются глинистые и другие примеси. Цвет доломита белый, желтый и буроватый, в зависимости от примесей, главным образом железистых соединений.
Известь воздушная – воздушное вяжущее, получаемое путем обжига дробленых известковистых пород (известняка, мела, ракушечника и т. д.), содержащих не более 6% глинистых компонентов. Получаемая известь носит название комовой, а после измельчения – молотой.
Строительную известь получают путем обжига (до удаления углекислоты) из кальциево-магниевых горных пород — мела, известняка, доломитизироваиных и мергелистых известняков, доломитов. Для производства тонкодисперсной строительной извести гасят водой или размалывают негашеную известь, вводя при этом минеральные добавки в виде гранулированных доменных шлаков, активные минеральные добавки или кварцевые пески. Строительную известь применяют для приготовления строительных растворов и бетонов, вяжущих материалов и в производстве искусственных камней, блоков и строительных деталей. В зависимости от условий твердения различают строительную известь воздушную, обеспечивающую твердение строительных растворов и бетонов и сохранение ими прочности в воздушно-сухих условиях, и гидравлическую, обеспечивающую твердение растворов и бетонов и сохранение ими прочности как на воздухе так и в воде. Воздушная известь по виду содержащегося в ней основного оксида бывает кальциевая, магнезиальная и доломитовая. Воздушную известь подразделяют на негашеную и гидратную (гашеную), получаемую гашением кальциевой, магнезиальной и доломитовой извести. Гидравлическую известь делят на слабогидравлическую и сильногидравлическую. Различают гидравлическую известь комовую и порошкообразную. Порошкообразная известь бывает двух видов: молотая и гидратная (гашенная вода). Комовую известь выпускают без добавок и с добавками. Строительную негашеную известь по времени гашения делят на быстрогасящуюся — не более 8 мин, среднегасящуюся — не более 25 мин, медленногасящуюся — более 25 мин. Строительную воздушную известь получают из кальциево-магниевых карбонатных пород. Технологический процесс получения извести состоит из добычи известняка в карьерах, его подготовки (дробления и сортировки) и обжига. После обжига производят помол комовой извести, получая молотую негашеную известь, или гашение комовой извести водой, получая гашеную известь.[4]
1.3 Гидравлические вяжущие вещества
Гидравлические вяжущие представляют собой тонкомолотые порошки, состоящие из силикатов и алюминатов кальция, гидратирующихся в водной среде с образованием прочного водостойкого искусственного камня. Химический состав соединений, входящих в состав гидравлических вяжущих, представляют в виде оксидов. Например, силикат кальция CaSi03, записывают СаО + Si02 или сокращенно CS, трехкальциевый алюминат Са3А1203, как ЗСаО + Al203 или С3А, гидросиликат кальция 2СаО + Si02 + 2Н20 = C2SH2.
Способность гидравлических вяжущих превращаться под действием воды в прочный камень характеризуется активностью или прочностью (кгс/см-) в 28 суток твердения в естественных условиях (температура 18-н20° С, влажность 95-98%) раствора состава Ц:П = 1:3 с песком определенного размера. По активности — при условии, что вяжущее удовлетворяет комплексу других, предусмотренных ГОСТом, требований: тонкости помола, срокам схватывания, равномерности изменения объема, ему присваивают марку 200, 300, 400 и т.д.
К гидравлическим вяжущим веществам относятся гидравлическая известь, которая занимает промежуточное положение между воздушными и гидравлическими вяжущими, портландцемент, разновидности портландцемента и специальные виды цементов. Строительные растворы и бетоны на романцементе отличаются от полученных на гидравлической извести более высокой стойкостью при эксплуатации во влажных условиях и при попеременном увлажнении и высушивании. Применяют романцемент для изготовления бетонов низких марок и растворов, используемых при возведении наземных и подземных частей зданий, а также в производстве стеновых камней и мелких блоков, особенно методом пропаривания.
Глина - этоосадочная горная порода в виде смеси частиц песка, пылевидных и собственно глинистых частиц. В зависимости от содержания песка различают жирную, средней жирности (полужирную) и тощую (суглинки) глины. Глина обладает способностью во влажном состоянии образовывать пластичное тесто, легко принимающее заданную форму и сохраняющую ее после высыхания.
В сельском строительстве глину используют как вяжущее вещество для штукатурных растворов.
Цементы изготовляют из природного мергеля (осадочной горной породы) определенного химического состава или из смеси известняка и глины, которую обжигают во вращающихся печах до спекания. Сырье после обжига называют клинкером. При совместном помоле клинкера с гипсом и другими добавками получают порошок сероватого цвета — цемент.
Тонкость помола цемента влияет на скорость его схватывания и твердения, а также на прочность, и характеризуется величиной остатка на сите с сеткой установленного стандартами и техническими условиями номера.
Цементы классифицируют: по виду клинкера и вещественному составу; прочности при твердении; скорости твердения; специальным свойствам.
Портландцементполучают путем совместного помола портландцементного клинкера, доменного гранулированного шлака и необходимого количества гипса.
Шлакопортландцемент схватывается и твердеет медленнее, чем портландцемент.
Классификация портландцемента :
· портландцемент пластифицированный - получают при помоле клинкера 0,25 % концентрата сульфитно-спиртовой барды — поверхностно-активного вещества, повышающего пластичность и морозостойкость растворов, приготовленных на этом цементе.
· портландцемент гидрофобный - получают, вводя при помоле клинкера 0,1...0,2 % мылонафта или другой гидрофобизующей поверхностно-активной добавки (асидола, окисленного петролатума, синтетических жирных кислот). Добавки снижают гигроскопичность цемента и повышают подвижность, удобоукладываемость растворных смесей и морозостойкость затвердевших материалов.
· портландцемент белый - получают совместным измельчением белого маложелезистого клинкера, активных минеральных добавок и гипса. Применяют для архитектурно-отделочных работ. По степени белизны портландцемент делят на три сорта 1-, 2- и 3-й.